Меню сайта Рубрики

Мутагенез

 

Индуцированный мутагенез является одним из важных методов получения исходного материала для селекции растений. Создано и передано в производство мутантные сорта пшеницы, ячменя, овса, гороха, люпина, сои, хлопчатника, картофеля, помидоров и др.

Мутагены вызывают разные аномалии хромосомного аппарата. При генных мутациях наблюдаются изменения, ведущие к возникновению новых аллелей, они не связаны с видимыми перестройками хромосом. Хромосомные мутации появляются в результате изменения структуры и числа хромосом. При изменении числа хромосом кратно основному набору наблюдаются геномные мутации – полиготоидые (эуплоидные). При некратном изменении числа хромосом мутации называются анеуплоидами.

Мутационную изменчивость наряду с ядерными структурами испытывают также цитоплазменные органелы – пластиды. При этом независимо от ядерных генов наблюдается изменчивость пластидных признаков, то есть возникают пластидные мутации.

В зависимости от действия мутантных генов мутации бывают морфологические, при которых изменяется характер роста и формирования органов, физиологические, связанные с повышением или снижением жизнеспособности организмов, и биохимические, которые приводят к торможению, усилению или изменению синтеза тех или других веществ в организме.

Мутагенные факторы бывают физическими и химическими. Среди физических мутагенов наиболее изученные гамма-, ультрафиолетовое, рентгеновское излучение, потоки быстрых нейтронов, экстремальные температуры и др. Влияние на семена огурца гаммаизлучением вызывает сдвиг соотношения пола в сторону увеличения растений женского типа цветения. Этот мутаген приводит также к повышению содержания белка в зерне ячменя от 12 % до 16 %. Важно то, что при этом наблюдается снижение отрицательной корреляции между содержанием белка и величиной семян. Это позволяет выявлять мутанты, у которых повышенная белковость соединяется с крупным зерном и высокой продуктивностью растений. Такое явление наблюдается также у пшеницы, сои, фасоли. Наряду с этим отмечается снижение полевой всхожести семян.

Химические мутагенные факторы разделяются на четыре группы: высокоактивные химические вещества, которые могут переносить алкильные группы на другие молекулы (диэтилсульфат, нитрозоэтилмочевина, этиленимин и др.); перекиси с активными свободными радикалами (ОН, Н); метаболитаналоги, механизм действия которых заключается в замещении ими нормальных метаболитов в ходе обменных процессов в клетке (бромурацил,

аминопурин, аминоптерин и др.); минеральные соли, алкалоиды, некоторые красители (уретан, азотная кислота, колхицин).

Химические, как и физические, мутагены вызывают мутации с широкой амплитудой изменчивости разных свойств растений. У пшеницы возникают формы с высоким содержанием белка (22 %) и лизина (3,9 %). Высокобелковые мутанты получено также у гречихи, ячменя ярового, проса, сои.

В процессе химического мутагенеза отмечается высокая изменчивость таких параметров продуктивности растений, как озерненность плодов, соцветий и масса 1000 семян. Жизнеспособность семян снижается.

Широкие исследования действия химических мутагенов на частоту мутаций и полевую всхожесть проведены учеными С. П. Васильковским и В. И. Князюком на примере шести сортов пшеницы озимой.

Обработку семян исходных сортов проводили путем замачивания в водных растворах 0,05 % и 0,25 % концентрации мутагенов при экспозиции 18 час. Для ЭИ были применены концентрации 0,05 %, 0,025 %, 0,0125 % при экспозиции 18, 14 и 4 часа.

В поле высевали по 500 обработанных семян каждого варианта. Полевую всхожесть определяли путем подсчета всходов на каждом участке. Результаты исследований по трем сортам приводятся в таблице 1.

Таблица 1

Полевая всхожесть семян и частота возникновения мутаций у пшеницы озимой при действии химических мутагенов

Мутаген Концентрация, % Полевая всхожесть, % Чистота мутаций (%) в М2
Белоцерковская 18 Безостая 1 Белоцерковская 18 Безостая 1
Вода (контроль) 82,4 84,2 0 0
 1,4-бис 0,05 71,0 74,6 0 2,48
 1,4-бис 0,025 73,0 80,2 0 0,5
 НММ 0,05 30,6 68,6 0 0
 НММ 0,025 66,0 78,8 0 0
 НЭМ 0,05 47,2 79,6 0 0,59
 НЭМ 0,025 78,0 70,0 2,0 1,04
 НДММ 0,05 70,6 69,6 0,75 1,23
 НДММ 0,025 77,6 75,2 0,49 2,13
 ДМС 0,05 80,6 71,6 2,35 0
 ДМС 0,025 56,6 70,4 0 0
 ДЭС 0,05 67,4 76,2 1,26 1,47
 ДЭС 0,025 77,0 70,0 1,23 2,22
 ЭИ 0,05 (18 г) гибель гибель 0 0
 ЭИ 0,025 (18 г) 58,2 51,6 1,31 0
 ЭИ 0,05 (12 г) 24,2 27,4 8,77 0
 ЭИ 0,025 (12 г) 53,2 68,2 0 3,39
 ЭИ 0,0125 (12 г) 81,0 77,8 2,98 0
 ЭИ 0,05 (4 г) 69,4 61,4 0 0
 ЭИ 0,025 (4 г) 73,0 75,4 0,72 0

Полевая всхожесть семян, замоченных водой, у разных сортов составляла от 81,6 % до 84,2 %. При обработке разными мутагенными факторами во всех случаях всхожесть снижалась.

Наряду с физическими и химическими мутагенными факторами определенной генетической активностью обладает также ряд биогенных веществ – гомогенат пыльцы, листьев, плодов и семян. Ученый И. К. Котко посредством биомутагенов создал высокопродуктивные сорта пшеницы озимой Полесская 70 и Коллективная 77. В качестве доноров использовались разные сорта пшеницы, рожь и тритикале. Реципиентами были пшеница озимая и тритикале. В молочном состоянии зерна доноров и реципиентов экстракты листьев и зерновок доноров вводили шприцем в зону щитка зародыша реципиента. Во втором поколении мутантов (М2) наблюдался формообразующий процесс. При этом оказывались мутантные формы с повышенной озерненностью колоса, увеличенным содержанием незаменимых аминокислот и др.

Наряду с мутагенным эффектом, биологические вещества могут оказывать защитное и модификационное действие. Биологический агент кинетин, активизирующий клеточное деление, а также экстракт из прорастающих семян ячменя повышали всхожесть семян, выживание растений и фертильность цветков у мутантов.

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *